New DAQ calibration DAs by Raphaelle
[u/mrichter/AliRoot.git] / TRD / AliTRDv1.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
6  *                                                                        *
7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
19 //                                                                        //
20 //  Transition Radiation Detector version 1 -- slow simulator             //
21 //                                                                        //
22 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
23
24 #include <stdlib.h> 
25
26 #include <TF1.h>
27 #include <TLorentzVector.h>
28 #include <TMath.h>
29 #include <TRandom.h>
30 #include <TVector.h>
31 #include <TVirtualMC.h>
32 #include <TGeoManager.h>
33 #include <TGeoPhysicalNode.h>
34
35 #include "AliConst.h"
36 #include "AliLog.h"
37 #include "AliMC.h"
38 #include "AliRun.h"
39
40 #include "AliTRDgeometry.h"
41 #include "AliTRDhit.h"
42 #include "AliTRDsim.h"
43 #include "AliTRDv1.h"
44
45 ClassImp(AliTRDv1)
46  
47 //_____________________________________________________________________________
48 AliTRDv1::AliTRDv1()
49   :AliTRD()
50   ,fTRon(kFALSE)
51   ,fTR(NULL)
52   ,fTypeOfStepManager(0)
53   ,fStepSize(0)
54   ,fDeltaE(NULL)
55   ,fDeltaG(NULL)
56   ,fTrackLength0(0)
57   ,fPrimaryTrackPid(0)
58 {
59   //
60   // Default constructor
61   //
62
63 }
64
65 //_____________________________________________________________________________
66 AliTRDv1::AliTRDv1(const char *name, const char *title) 
67   :AliTRD(name,title) 
68   ,fTRon(kTRUE)
69   ,fTR(NULL)
70   ,fTypeOfStepManager(2)
71   ,fStepSize(0.1)
72   ,fDeltaE(NULL)
73   ,fDeltaG(NULL)
74   ,fTrackLength0(0)
75   ,fPrimaryTrackPid(0)
76 {
77   //
78   // Standard constructor for Transition Radiation Detector version 1
79   //
80
81   SetBufferSize(128000);
82
83 }
84
85 //_____________________________________________________________________________
86 AliTRDv1::~AliTRDv1()
87 {
88   //
89   // AliTRDv1 destructor
90   //
91
92   if (fDeltaE) {
93     delete fDeltaE;
94     fDeltaE = 0;
95   }
96
97   if (fDeltaG) {
98     delete fDeltaG;
99     fDeltaG = 0;
100   }
101
102   if (fTR) {
103     delete fTR;
104     fTR     = 0;
105   }
106
107 }
108  
109 //_____________________________________________________________________________
110 void AliTRDv1::AddAlignableVolumes() const
111 {
112   //
113   // Create entries for alignable volumes associating the symbolic volume
114   // name with the corresponding volume path. Needs to be syncronized with
115   // eventual changes in the geometry.
116   //
117
118   TString volPath;
119   TString symName;
120
121   TString vpStr  = "ALIC_1/B077_1/BSEGMO";
122   TString vpApp1 = "_1/BTRD";
123   TString vpApp2 = "_1";
124   TString vpApp3 = "/UTR1_1/UTS1_1/UTI1_1/UT";
125
126   TString snStr  = "TRD/sm";
127   TString snApp1 = "/st";
128   TString snApp2 = "/pl";
129
130   //
131   // The super modules
132   // The symbolic names are: TRD/sm00
133   //                           ...
134   //                         TRD/sm17
135   //
136   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
137
138     volPath  = vpStr;
139     volPath += isect;
140     volPath += vpApp1;
141     volPath += isect;
142     volPath += vpApp2;
143
144     symName  = snStr;
145     symName += Form("%02d",isect);
146
147     gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
148
149   }
150
151   //
152   // The readout chambers
153   // The symbolic names are: TRD/sm00/st0/pl0
154   //                           ...
155   //                         TRD/sm17/st4/pl5
156   //
157   for (Int_t isect = 0; isect < AliTRDgeometry::Nsect(); isect++) {
158     for (Int_t icham = 0; icham < AliTRDgeometry::Ncham(); icham++) {
159       for (Int_t iplan = 0; iplan < AliTRDgeometry::Nplan(); iplan++) {
160
161         Int_t idet = AliTRDgeometry::GetDetectorSec(iplan,icham);
162
163         volPath  = vpStr;
164         volPath += isect;
165         volPath += vpApp1;
166         volPath += isect;
167         volPath += vpApp2;
168         volPath += vpApp3;
169         volPath += Form("%02d",idet);
170         volPath += vpApp2;
171
172         symName  = snStr;
173         symName += Form("%02d",isect);
174         symName += snApp1;
175         symName += icham;
176         symName += snApp2;
177         symName += iplan;
178
179         gGeoManager->SetAlignableEntry(symName.Data(),volPath.Data());
180
181         // Add the tracking to local matrix following the TPC example
182         TGeoPNEntry *alignableEntry = gGeoManager->GetAlignableEntry(symName.Data());
183         const char *path = alignableEntry->GetTitle();
184         if (!gGeoManager->cd(path)) {
185           AliFatal(Form("Volume path %s not valid!",path));
186         }
187         TGeoHMatrix *globMatrix = gGeoManager->GetCurrentMatrix();
188         Double_t sectorAngle = 20.0 * (isect % 18) + 10.0;
189         TGeoHMatrix *t2lMatrix  = new TGeoHMatrix();
190         t2lMatrix->RotateZ(sectorAngle);
191         t2lMatrix->MultiplyLeft(&(globMatrix->Inverse()));
192         alignableEntry->SetMatrix(t2lMatrix);
193
194       }
195     }
196   }
197
198 }
199
200 //_____________________________________________________________________________
201 void AliTRDv1::CreateGeometry()
202 {
203   //
204   // Create the GEANT geometry for the Transition Radiation Detector - Version 1
205   // This version covers the full azimuth. 
206   //
207
208   // Check that FRAME is there otherwise we have no place where to put the TRD
209   AliModule* frame = gAlice->GetModule("FRAME");
210   if (!frame) {
211     AliError("TRD needs FRAME to be present\n");
212     return;
213   }
214
215   // Define the chambers
216   AliTRD::CreateGeometry();
217
218 }
219
220 //_____________________________________________________________________________
221 void AliTRDv1::CreateMaterials()
222 {
223   //
224   // Create materials for the Transition Radiation Detector version 1
225   //
226
227   AliTRD::CreateMaterials();
228
229 }
230
231 //_____________________________________________________________________________
232 void AliTRDv1::CreateTRhit(Int_t det)
233 {
234   //
235   // Creates an electron cluster from a TR photon.
236   // The photon is assumed to be created a the end of the radiator. The 
237   // distance after which it deposits its energy takes into account the 
238   // absorbtion of the entrance window and of the gas mixture in drift
239   // volume.
240   //
241
242   // Ionization energy
243   const Float_t kWion        = 23.53;
244
245   // Maximum number of TR photons per track
246   const Int_t   kNTR         = 50;
247
248   TLorentzVector mom;
249   TLorentzVector pos;
250
251   Float_t eTR[kNTR];
252   Int_t   nTR;
253
254   // Create TR photons
255   gMC->TrackMomentum(mom);
256   Float_t pTot = mom.Rho();
257   fTR->CreatePhotons(11,pTot,nTR,eTR);
258   if (nTR > kNTR) {
259     AliFatal(Form("Boundary error: nTR = %d, kNTR = %d",nTR,kNTR));
260   }
261
262   // Loop through the TR photons
263   for (Int_t iTR = 0; iTR < nTR; iTR++) {
264
265     Float_t energyMeV = eTR[iTR] * 0.001;
266     Float_t energyeV  = eTR[iTR] * 1000.0;
267     Float_t absLength = 0.0;
268     Float_t sigma     = 0.0;
269
270     // Take the absorbtion in the entrance window into account
271     Double_t muMy = fTR->GetMuMy(energyMeV);
272     sigma         = muMy * fFoilDensity;
273     if (sigma > 0.0) {
274       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
275       if (absLength < AliTRDgeometry::MyThick()) {
276         continue;
277       }
278     }
279     else {
280       continue;
281     }
282
283     // The absorbtion cross sections in the drift gas
284     // Gas-mixture (Xe/CO2)
285     Double_t muXe = fTR->GetMuXe(energyMeV);
286     Double_t muCO = fTR->GetMuCO(energyMeV);
287     sigma = (0.85 * muXe + 0.15 * muCO) * fGasDensity * fTR->GetTemp();
288
289     // The distance after which the energy of the TR photon
290     // is deposited.
291     if (sigma > 0.0) {
292       absLength = gRandom->Exp(1.0/sigma);
293       if (absLength > (AliTRDgeometry::DrThick()
294                      + AliTRDgeometry::AmThick())) {
295         continue;
296       }
297     }
298     else {
299       continue;
300     }
301
302     // The position of the absorbtion
303     Float_t posHit[3];
304     gMC->TrackPosition(pos);
305     posHit[0] = pos[0] + mom[0] / pTot * absLength;
306     posHit[1] = pos[1] + mom[1] / pTot * absLength;
307     posHit[2] = pos[2] + mom[2] / pTot * absLength;
308
309     // Create the charge 
310     Int_t q = ((Int_t) (energyeV / kWion));
311
312     // Add the hit to the array. TR photon hits are marked 
313     // by negative charge
314     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
315           ,det
316           ,posHit
317           ,-q
318           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
319           ,kTRUE);
320
321   }
322
323 }
324
325 //_____________________________________________________________________________
326 void AliTRDv1::Init() 
327 {
328   //
329   // Initialise Transition Radiation Detector after geometry has been built.
330   //
331
332   AliTRD::Init();
333
334   AliDebug(1,"Slow simulator\n");
335
336   // Switch on TR simulation as default
337   if (!fTRon) {
338     AliInfo("TR simulation off");
339   }
340   else {
341     fTR = new AliTRDsim();
342   }
343
344   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
345   const Float_t kPoti = 12.1;
346   // Maximum energy (50 keV);
347   const Float_t kEend = 50000.0;
348   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
349   Float_t poti        = TMath::Log(kPoti);
350   Float_t eEnd        = TMath::Log(kEend);
351
352   // Ermilova distribution for the delta-ray spectrum
353   fDeltaE = new TF1("deltae" ,Ermilova ,poti,eEnd,0);
354
355   // Geant3 distribution for the delta-ray spectrum
356   fDeltaG = new TF1("deltag",IntSpecGeant,2.421257,28.536469,0);
357
358   AliDebug(1,"+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++");
359
360 }
361
362 //_____________________________________________________________________________
363 void AliTRDv1::StepManager()
364 {
365   //
366   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
367   // along its path across the drift volume. 
368   //
369
370   switch (fTypeOfStepManager) {
371    case 0: 
372     StepManagerErmilova();
373     break;  
374    case 1: 
375     StepManagerGeant();  
376     break;  
377    case 2: 
378     StepManagerFixedStep();
379     break;  
380    default: 
381     AliWarning("Not a valid Step Manager.");
382   }
383
384 }
385
386 //_____________________________________________________________________________
387 void AliTRDv1::SelectStepManager(Int_t t)
388 {
389   //
390   // Selects a step manager type:
391   //   0 - Ermilova
392   //   1 - Geant3
393   //   2 - Fixed step size
394   //
395
396   fTypeOfStepManager = t;
397   AliInfo(Form("Step Manager type %d was selected",fTypeOfStepManager));
398
399 }
400
401 //_____________________________________________________________________________
402 void AliTRDv1::StepManagerGeant()
403 {
404   //
405   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits
406   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
407   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
408   // a spectrum taken from Geant3.
409   //
410   // Version by A. Bercuci
411   //
412
413   Int_t    pla = 0;
414   Int_t    cha = 0;
415   Int_t    sec = 0;
416   Int_t    det = 0;
417   Int_t    iPdg;
418   Int_t    qTot;
419
420   Float_t  hits[3];
421   Float_t  charge;
422   Float_t  aMass;
423
424   Double_t pTot     = 0;
425   Double_t eDelta;
426   Double_t betaGamma;
427   Double_t pp;
428   Double_t stepSize = 0;
429
430   Bool_t   drRegion = kFALSE;
431   Bool_t   amRegion = kFALSE;
432
433   TString  cIdPath;
434   Char_t   cIdSector[3];
435            cIdSector[2]  = 0;
436
437   TString  cIdCurrent;
438   TString  cIdSensDr = "J";
439   TString  cIdSensAm = "K";
440   Char_t   cIdChamber[3];
441            cIdChamber[2] = 0;
442
443   TLorentzVector pos;
444   TLorentzVector mom;
445
446   TArrayI        processes;
447
448   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
449   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
450   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
451
452   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
453   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
454   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g
455
456   // Minimum energy for the step size adjustment
457   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
458   // energy threshold for production of delta electrons
459   const Float_t  kECut        = 1.0e4;
460   // Parameters entering the parametrized range for delta electrons
461   const Float_t  kRa          = 5.37e-4;
462   const Float_t  kRb          = 0.9815;
463   const Float_t  kRc          = 3.123e-3;
464   // Gas density -> To be made user adjustable !
465   // [0.85*0.00549+0.15*0.00186 (Xe-CO2 85-15)]
466   const Float_t  kRho         = 0.004945 ; 
467
468   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
469   // The averaged value (26/3/99)
470   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
471   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
472   const Float_t  kPrim        = 19.34;  
473   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
474   const Float_t  kPoti        = 12.1;
475   // PDG code electron
476   const Int_t    kPdgElectron = 11;  
477
478   // Set the maximum step size to a very large number for all
479   // neutral particles and those outside the driftvolume
480   gMC->SetMaxStep(kBig);
481
482   // Use only charged tracks
483   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
484       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
485
486     // Inside a sensitive volume?
487     drRegion = kFALSE;
488     amRegion = kFALSE;
489     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
490     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
491       drRegion = kTRUE;
492     }
493     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
494       amRegion = kTRUE;
495     }
496     if (drRegion || amRegion) {
497
498       // The hit coordinates and charge
499       gMC->TrackPosition(pos);
500       hits[0] = pos[0];
501       hits[1] = pos[1];
502       hits[2] = pos[2];
503
504       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
505       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
506       cIdSector[0] = cIdPath[21];
507       cIdSector[1] = cIdPath[22];
508       sec = atoi(cIdSector);
509
510       // The plane and chamber number
511       cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
512       cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
513       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
514       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
515       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
516
517       // The detector number
518       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
519
520       // Special hits only in the drift region
521       if      ((drRegion) &&
522                (gMC->IsTrackEntering())) {
523
524         // Create a track reference at the entrance of each
525         // chamber that contains the momentum components of the particle
526         gMC->TrackMomentum(mom);
527         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
528
529         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
530         // entering the drift volume
531         if ((fTR) && 
532             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
533           CreateTRhit(det);    
534         }
535
536       }
537       else if ((amRegion) && 
538                (gMC->IsTrackExiting())) {
539
540         // Create a track reference at the exit of each
541         // chamber that contains the momentum components of the particle
542         gMC->TrackMomentum(mom);
543         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
544
545       }
546
547       // Calculate the energy of the delta-electrons
548       // modified by Alex Bercuci (A.Bercuci@gsi.de) on 26.01.06
549       // take into account correlation with the underlying GEANT tracking
550       // mechanism. see
551       // http://www-linux.gsi.de/~abercuci/Contributions/TRD/index.html
552       //
553       // determine the most significant process (last on the processes list)
554       // which caused this hit
555       gMC->StepProcesses(processes);
556       Int_t nofprocesses = processes.GetSize();
557       Int_t pid;
558       if (!nofprocesses) {
559         pid = 0;
560       }
561       else {
562         pid =   processes[nofprocesses-1];              
563       }         
564                 
565       // Generate Edep according to GEANT parametrisation
566       eDelta = TMath::Exp(fDeltaG->GetRandom()) - kPoti;
567       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
568       Float_t prRange = 0.0;
569       Float_t range   = gMC->TrackLength() - fTrackLength0;
570       // merge GEANT tracker information with locally cooked one
571       if (gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber() == fPrimaryTrackPid) {
572         if      (pid == 27) { 
573           if (eDelta >= kECut) {                
574             prRange = kRa * eDelta * 0.001
575                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
576             if (prRange >= (3.7 - range)) {
577               eDelta *= 0.1;
578             }
579           }
580         } 
581         else if (pid ==  1) {   
582           if (eDelta <  kECut) {
583             eDelta *= 0.5;
584           }
585           else {                
586             prRange = kRa * eDelta * 0.001
587                     * (1.0 - kRb / (1.0 + kRc * eDelta * 0.001)) / kRho;
588             if (prRange >= ((AliTRDgeometry::DrThick()
589                            + AliTRDgeometry::AmThick()) - range)) {
590               eDelta *= 0.05;
591             }
592             else {
593               eDelta *= 0.5;
594             }
595           }
596         } 
597         else {
598           eDelta = 0.0;
599         }       
600       } 
601       else {
602         eDelta = 0.0;
603       }
604
605       // Generate the electron cluster size
606       if (eDelta > 0.0) {
607
608         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
609
610         // Create a new dEdx hit
611         AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
612               ,det
613               ,hits
614               ,qTot
615               ,gMC->TrackTime()*1.0e06
616               ,drRegion);
617
618       }
619                         
620       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
621       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
622       aMass = gMC->TrackMass();
623       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
624
625         // The energy loss according to Bethe Bloch
626         iPdg = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
627         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
628             ((iPdg == kPdgElectron) && 
629              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
630           gMC->TrackMomentum(mom);
631           pTot      = mom.Rho();
632           betaGamma = pTot / aMass;
633           pp        = BetheBlochGeant(betaGamma);
634           // Take charge > 1 into account
635           charge     = gMC->TrackCharge();
636           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
637             pp = pp * charge*charge;
638           }
639         } 
640         else { 
641           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
642           pp = kPrim * kPlateau;
643         }
644
645         Int_t nsteps = 0;
646         do {
647           nsteps = gRandom->Poisson(pp);
648         } while(!nsteps);
649         stepSize = 1.0 / nsteps;
650         gMC->SetMaxStep(stepSize);
651
652       }
653
654     }
655
656   }
657
658 }
659
660 //_____________________________________________________________________________
661 void AliTRDv1::StepManagerErmilova()
662 {
663   //
664   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits 
665   // along its path across the drift volume. The step size is set acording
666   // to Bethe-Bloch. The energy distribution of the delta electrons follows
667   // a spectrum taken from Ermilova et al.
668   //
669
670   Int_t    pla = 0;
671   Int_t    cha = 0;
672   Int_t    sec = 0;
673   Int_t    det = 0;
674   Int_t    iPdg;
675   Int_t    qTot;
676
677   Float_t  hits[3];
678   Double_t random[1];
679   Float_t  charge;
680   Float_t  aMass;
681
682   Double_t pTot     = 0.0;
683   Double_t eDelta;
684   Double_t betaGamma;
685   Double_t pp;
686   Double_t stepSize;
687
688   Bool_t   drRegion = kFALSE;
689   Bool_t   amRegion = kFALSE;
690
691   TString  cIdPath;
692   Char_t   cIdSector[3];
693            cIdSector[2]  = 0;
694
695   TString  cIdCurrent;
696   TString  cIdSensDr = "J";
697   TString  cIdSensAm = "K";
698   Char_t   cIdChamber[3];
699            cIdChamber[2] = 0;
700
701   TLorentzVector pos;
702   TLorentzVector mom;
703
704   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
705   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
706   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
707
708   const Double_t kBig         = 1.0e+12; // Infinitely big
709   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
710   const Float_t  kPTotMaxEl   = 0.002;   // Maximum momentum for e+ e- g 
711
712   // Minimum energy for the step size adjustment
713   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;
714
715   // Plateau value of the energy-loss for electron in xenon
716   // The averaged value (26/3/99)
717   const Float_t  kPlateau     = 1.55;
718   // dN1/dx|min for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
719   const Float_t  kPrim        = 48.0;  
720   // First ionization potential (eV) for the gas mixture (90% Xe + 10% CO2)
721   const Float_t  kPoti        = 12.1;
722   // PDG code electron
723   const Int_t    kPdgElectron = 11;  
724
725   // Set the maximum step size to a very large number for all 
726   // neutral particles and those outside the driftvolume
727   gMC->SetMaxStep(kBig); 
728
729   // Use only charged tracks 
730   if (( gMC->TrackCharge()       ) &&
731       (!gMC->IsTrackDisappeared())) {
732
733     // Inside a sensitive volume?
734     drRegion = kFALSE;
735     amRegion = kFALSE;
736     cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
737     if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
738       drRegion = kTRUE;
739     }
740     if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
741       amRegion = kTRUE;
742     }
743     if (drRegion || amRegion) {
744
745       // The hit coordinates and charge
746       gMC->TrackPosition(pos);
747       hits[0] = pos[0];
748       hits[1] = pos[1];
749       hits[2] = pos[2];
750
751       // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
752       cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
753       cIdSector[0] = cIdPath[21];
754       cIdSector[1] = cIdPath[22];
755       sec = atoi(cIdSector);
756
757       // The plane and chamber number
758       cIdChamber[0] = cIdCurrent[2];
759       cIdChamber[1] = cIdCurrent[3];
760       Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
761       cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
762       pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
763
764       // The detector number
765       det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
766
767       // Special hits only in the drift region
768       if      ((drRegion) &&
769                (gMC->IsTrackEntering())) {
770
771         // Create a track reference at the entrance of each
772         // chamber that contains the momentum components of the particle
773         gMC->TrackMomentum(mom);
774         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
775
776         // Create the hits from TR photons if electron/positron is
777         // entering the drift volume
778         if ((fTR) && 
779             (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
780           CreateTRhit(det);    
781         }
782
783       }
784       else if ((amRegion) && 
785                (gMC->IsTrackExiting())) {
786
787         // Create a track reference at the exit of each
788         // chamber that contains the momentum components of the particle
789         gMC->TrackMomentum(mom);
790         AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
791
792       }
793
794       // Calculate the energy of the delta-electrons
795       eDelta = TMath::Exp(fDeltaE->GetRandom()) - kPoti;
796       eDelta = TMath::Max(eDelta,0.0);
797
798       // Generate the electron cluster size
799       if (eDelta > 0.0) {
800
801         qTot = ((Int_t) (eDelta / kWion) + 1);
802
803         // Create a new dEdx hit
804         if (drRegion) {
805           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
806                 ,det
807                 ,hits
808                 ,qTot
809                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
810                 ,kTRUE);
811         }
812         else {
813           AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
814                 ,det
815                 ,hits
816                 ,qTot
817                 ,gMC->TrackTime()*1.0e06
818                 ,kFALSE);
819         }
820
821       }
822
823       // Calculate the maximum step size for the next tracking step
824       // Produce only one hit if Ekin is below cutoff 
825       aMass = gMC->TrackMass();
826       if ((gMC->Etot() - aMass) > kEkinMinStep) {
827
828         // The energy loss according to Bethe Bloch
829         iPdg  = TMath::Abs(gMC->TrackPid());
830         if ((iPdg != kPdgElectron) ||
831             ((iPdg == kPdgElectron) && 
832              (pTot  < kPTotMaxEl))) {
833           gMC->TrackMomentum(mom);
834           pTot      = mom.Rho();
835           betaGamma = pTot / aMass;
836           pp        = kPrim * BetheBloch(betaGamma);
837           // Take charge > 1 into account
838           charge = gMC->TrackCharge();
839           if (TMath::Abs(charge) > 1) {
840             pp = pp * charge*charge;
841           }
842         } 
843         else { 
844           // Electrons above 20 Mev/c are at the plateau
845           pp = kPrim * kPlateau;
846         }
847       
848         if (pp > 0.0) {
849           do {
850             gMC->GetRandom()->RndmArray(1,random);
851           }
852           while ((random[0] == 1.0) || 
853                  (random[0] == 0.0));
854           stepSize = - TMath::Log(random[0]) / pp; 
855           gMC->SetMaxStep(stepSize);
856         }
857
858       }
859
860     }
861
862   }
863
864 }
865
866 //_____________________________________________________________________________
867 void AliTRDv1::StepManagerFixedStep()
868 {
869   //
870   // Slow simulator. Every charged track produces electron cluster as hits 
871   // along its path across the drift volume. The step size is fixed in
872   // this version of the step manager.
873   //
874
875   // PDG code electron
876   const Int_t   kPdgElectron = 11;
877
878   Int_t    pla = 0;
879   Int_t    cha = 0;
880   Int_t    sec = 0;
881   Int_t    det = 0;
882   Int_t    qTot;
883
884   Float_t  hits[3];
885   Double_t eDep;
886
887   Bool_t   drRegion = kFALSE;
888   Bool_t   amRegion = kFALSE;
889
890   TString  cIdPath;
891   Char_t   cIdSector[3];
892            cIdSector[2]  = 0;
893
894   TString  cIdCurrent;
895   TString  cIdSensDr = "J";
896   TString  cIdSensAm = "K";
897   Char_t   cIdChamber[3];
898            cIdChamber[2] = 0;
899
900   TLorentzVector pos;
901   TLorentzVector mom;
902
903   const Int_t    kNplan       = AliTRDgeometry::Nplan();
904   const Int_t    kNcham       = AliTRDgeometry::Ncham();
905   const Int_t    kNdetsec     = kNplan * kNcham;
906
907   const Double_t kBig         = 1.0e+12;
908
909   const Float_t  kWion        = 23.53;   // Ionization energy
910   const Float_t  kEkinMinStep = 1.0e-5;  // Minimum energy for the step size adjustment
911
912   // Set the maximum step size to a very large number for all 
913   // neutral particles and those outside the driftvolume
914   gMC->SetMaxStep(kBig); 
915
916   // If not charged track or already stopped or disappeared, just return.
917   if ((!gMC->TrackCharge()) || 
918         gMC->IsTrackDisappeared()) {
919     return;
920   }
921
922   // Inside a sensitive volume?
923   cIdCurrent = gMC->CurrentVolName();
924
925   if (cIdSensDr == cIdCurrent[1]) {
926     drRegion = kTRUE;
927   }
928   if (cIdSensAm == cIdCurrent[1]) {
929     amRegion = kTRUE;
930   }
931
932   if ((!drRegion) && 
933       (!amRegion)) {
934     return;
935   }
936
937   // The hit coordinates and charge
938   gMC->TrackPosition(pos);
939   hits[0] = pos[0];
940   hits[1] = pos[1];
941   hits[2] = pos[2];
942
943   // The sector number (0 - 17), according to standard coordinate system
944   cIdPath      = gGeoManager->GetPath();
945   cIdSector[0] = cIdPath[21];
946   cIdSector[1] = cIdPath[22];
947   sec = atoi(cIdSector);
948
949   // The plane and chamber number
950   cIdChamber[0]   = cIdCurrent[2];
951   cIdChamber[1]   = cIdCurrent[3];
952   Int_t idChamber = (atoi(cIdChamber) % kNdetsec);
953   cha = ((Int_t) idChamber / kNplan);
954   pla = ((Int_t) idChamber % kNplan);
955
956   // The detector number
957   det = fGeometry->GetDetector(pla,cha,sec);
958
959   // 0: InFlight 1:Entering 2:Exiting
960   Int_t trkStat = 0;
961
962   // Special hits only in the drift region
963   if      ((drRegion) &&
964            (gMC->IsTrackEntering())) {
965
966     // Create a track reference at the entrance of each
967     // chamber that contains the momentum components of the particle
968     gMC->TrackMomentum(mom);
969     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
970     trkStat = 1;
971
972     // Create the hits from TR photons if electron/positron is
973     // entering the drift volume
974     if ((fTR) && 
975         (TMath::Abs(gMC->TrackPid()) == kPdgElectron)) {
976       CreateTRhit(det);    
977     }
978
979   }
980   else if ((amRegion) && 
981            (gMC->IsTrackExiting())) {
982
983     // Create a track reference at the exit of each
984     // chamber that contains the momentum components of the particle
985     gMC->TrackMomentum(mom);
986     AddTrackReference(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber());
987     trkStat = 2;
988
989   }
990   
991   // Calculate the charge according to GEANT Edep
992   // Create a new dEdx hit
993   eDep = TMath::Max(gMC->Edep(),0.0) * 1.0e+09;
994   qTot = (Int_t) (eDep / kWion);
995   if ((qTot) ||
996       (trkStat)) {
997     AddHit(gAlice->GetMCApp()->GetCurrentTrackNumber()
998           ,det
999           ,hits
1000           ,qTot
1001           ,gMC->TrackTime()*1.0e06
1002           ,drRegion);
1003   }
1004
1005   // Set Maximum Step Size
1006   // Produce only one hit if Ekin is below cutoff
1007   if ((gMC->Etot() - gMC->TrackMass()) < kEkinMinStep) {
1008     return;
1009   }
1010   gMC->SetMaxStep(fStepSize);
1011
1012 }
1013
1014 //_____________________________________________________________________________
1015 Double_t AliTRDv1::BetheBloch(Double_t bg) 
1016 {
1017   //
1018   // Parametrization of the Bethe-Bloch-curve
1019   // The parametrization is the same as for the TPC and is taken from Lehrhaus.
1020   //
1021
1022   // This parameters have been adjusted to averaged values from GEANT
1023   const Double_t kP1    = 7.17960e-02;
1024   const Double_t kP2    = 8.54196;
1025   const Double_t kP3    = 1.38065e-06;
1026   const Double_t kP4    = 5.30972;
1027   const Double_t kP5    = 2.83798;
1028
1029   // Lower cutoff of the Bethe-Bloch-curve to limit step sizes
1030   const Double_t kBgMin = 0.8;
1031   const Double_t kBBMax = 6.83298;
1032
1033   if (bg > kBgMin) {
1034     Double_t yy = bg / TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1035     Double_t aa = TMath::Power(yy,kP4);
1036     Double_t bb = TMath::Power((1.0/bg),kP5);
1037              bb = TMath::Log(kP3 + bb);
1038     return ((kP2 - aa - bb) * kP1 / aa);
1039   }
1040   else {
1041     return kBBMax;
1042   }
1043
1044 }
1045
1046 //_____________________________________________________________________________
1047 Double_t AliTRDv1::BetheBlochGeant(Double_t bg)
1048 {
1049   //
1050   // Return dN/dx (number of primary collisions per centimeter)
1051   // for given beta*gamma factor.
1052   //
1053   // Implemented by K.Oyama according to GEANT 3 parametrization shown in
1054   // A.Andronic's webpage: http://www-alice.gsi.de/trd/papers/dedx/dedx.html
1055   // This must be used as a set with IntSpecGeant.
1056   //
1057
1058   Int_t    i = 0;
1059
1060   Double_t arrG[20]  = {     1.100000,     1.200000,     1.300000,     1.500000
1061                        ,     1.800000,     2.000000,     2.500000,     3.000000
1062                        ,     4.000000,     7.000000,    10.000000,    20.000000
1063                        ,    40.000000,    70.000000,   100.000000,   300.000000
1064                        ,   600.000000,  1000.000000,  3000.000000, 10000.000000 };
1065
1066   Double_t arrNC[20] = {    75.009056,    45.508083,    35.299252,    27.116327
1067                        ,    22.734999,    21.411915,    19.934095,    19.449375
1068                        ,    19.344431,    20.185553,    21.027925,    22.912676
1069                        ,    24.933352,    26.504053,    27.387468,    29.566597
1070                        ,    30.353779,    30.787134,    31.129285,    31.157350 };
1071
1072   // Betagamma to gamma
1073   Double_t g = TMath::Sqrt(1.0 + bg*bg);
1074
1075   // Find the index just before the point we need.
1076   for (i = 0; i < 18; i++) {
1077     if ((arrG[i]   < g) && 
1078         (arrG[i+1] > g)) {
1079       break;
1080     }
1081   }
1082
1083   // Simple interpolation.
1084   Double_t pp = ((arrNC[i+1] - arrNC[i]) / (arrG[i+1]  - arrG[i])) 
1085               * (g - arrG[i]) + arrNC[i];
1086
1087   return pp;
1088
1089 }
1090
1091 //_____________________________________________________________________________
1092 Double_t Ermilova(Double_t *x, Double_t *)
1093 {
1094   //
1095   // Calculates the delta-ray energy distribution according to Ermilova.
1096   // Logarithmic scale !
1097   //
1098
1099   Double_t energy;
1100   Double_t dpos;
1101   Double_t dnde;
1102
1103   Int_t    pos1;
1104   Int_t    pos2;
1105
1106   const Int_t kNv = 31;
1107
1108   Float_t vxe[kNv] = {  2.3026,  2.9957,  3.4012,  3.6889,  3.9120  
1109                      ,  4.0943,  4.2485,  4.3820,  4.4998,  4.6052
1110                      ,  4.7005,  5.0752,  5.2983,  5.7038,  5.9915
1111                      ,  6.2146,  6.5221,  6.9078,  7.3132,  7.6009
1112                      ,  8.0064,  8.5172,  8.6995,  8.9872,  9.2103
1113                      ,  9.4727,  9.9035, 10.3735, 10.5966, 10.8198
1114                      , 11.5129 };
1115
1116   Float_t vye[kNv] = { 80.0,    31.0,    23.3,    21.1,    21.0
1117                      , 20.9,    20.8,    20.0,    16.0,    11.0
1118                      ,  8.0,     6.0,     5.2,     4.6,     4.0
1119                      ,  3.5,     3.0,     1.4,     0.67,    0.44
1120                      ,  0.3,     0.18,    0.12,    0.08,    0.056
1121                      ,  0.04,    0.023,   0.015,   0.011,    0.01
1122                      ,  0.004  };
1123
1124   energy = x[0];
1125
1126   // Find the position 
1127   pos1 = 0;
1128   pos2 = 0;
1129   dpos = 0;
1130   do {
1131     dpos = energy - vxe[pos2++];
1132   } 
1133   while (dpos > 0);
1134   pos2--; 
1135   if (pos2 > kNv) {
1136     pos2 = kNv - 1;
1137   }
1138   pos1 = pos2 - 1;
1139
1140   // Differentiate between the sampling points
1141   dnde = (vye[pos1] - vye[pos2]) / (vxe[pos2] - vxe[pos1]);
1142
1143   return dnde;
1144
1145 }
1146
1147 //_____________________________________________________________________________
1148 Double_t IntSpecGeant(Double_t *x, Double_t *)
1149 {
1150   //
1151   // Integrated spectrum from Geant3
1152   //
1153
1154   const Int_t npts = 83;
1155   Double_t arre[npts]    = {  2.421257,     2.483278,    2.534301,     2.592230
1156                            ,  2.672067,     2.813299,    3.015059,     3.216819
1157                            ,  3.418579,     3.620338,    3.868209,     3.920198
1158                            ,  3.978284,     4.063923,    4.186264,     4.308605
1159                            ,  4.430946,     4.553288,    4.724261,     4.837736
1160                            ,  4.999842,     5.161949,    5.324056,     5.486163
1161                            ,  5.679688,     5.752998,    5.857728,     5.962457
1162                            ,  6.067185,     6.171914,    6.315653,     6.393674
1163                            ,  6.471694,     6.539689,    6.597658,     6.655627
1164                            ,  6.710957,     6.763648,    6.816338,     6.876198
1165                            ,  6.943227,     7.010257,    7.106285,     7.252151
1166                            ,  7.460531,     7.668911,    7.877290,     8.085670
1167                            ,  8.302979,     8.353585,    8.413120,     8.483500
1168                            ,  8.541030,     8.592857,    8.668865,     8.820485
1169                            ,  9.037086,     9.253686,    9.470286,     9.686887
1170                            ,  9.930838,     9.994655,   10.085822,    10.176990
1171                            , 10.268158,    10.359325,   10.503614,    10.627565
1172                            , 10.804637,    10.981709,   11.158781,    11.335854
1173                            , 11.593397,    11.781165,   12.049404,    12.317644
1174                            , 12.585884,    12.854123,   14.278421,    16.975889
1175                            , 20.829416,    24.682943,   28.536469 };
1176
1177   Double_t arrdnde[npts] = { 10.960000,    10.960000,   10.359500,     9.811340
1178                            ,  9.1601500,    8.206670,    6.919630,     5.655430
1179                            ,  4.6221300,    3.777610,    3.019560,     2.591950
1180                            ,  2.5414600,    2.712920,    3.327460,     4.928240
1181                            ,  7.6185300,   10.966700,   12.225800,     8.094750
1182                            ,  3.3586900,    1.553650,    1.209600,     1.263840
1183                            ,  1.3241100,    1.312140,    1.255130,     1.165770
1184                            ,  1.0594500,    0.945450,    0.813231,     0.699837
1185                            ,  0.6235580,    2.260990,    2.968350,     2.240320
1186                            ,  1.7988300,    1.553300,    1.432070,     1.535520
1187                            ,  1.4429900,    1.247990,    1.050750,     0.829549
1188                            ,  0.5900280,    0.395897,    0.268741,     0.185320
1189                            ,  0.1292120,    0.103545,    0.0949525,    0.101535
1190                            ,  0.1276380,    0.134216,    0.123816,     0.104557
1191                            ,  0.0751843,    0.0521745,   0.0373546,    0.0275391
1192                            ,  0.0204713,    0.0169234,   0.0154552,    0.0139194
1193                            ,  0.0125592,    0.0113638,   0.0107354,    0.0102137
1194                            ,  0.00845984,   0.00683338,  0.00556836,   0.00456874
1195                            ,  0.0036227,    0.00285991,  0.00226664,   0.00172234
1196                            ,  0.00131226,   0.00100284,  0.000465492,  7.26607e-05
1197                            ,  3.63304e-06,  0.0000000,   0.0000000   };
1198
1199   Int_t    i;
1200   Double_t energy = x[0];
1201
1202   for (i = 0; i < npts; i++) {
1203     if (energy < arre[i]) {
1204       break;
1205     }
1206   }
1207
1208   if (i == 0) {
1209     AliErrorGeneral("AliTRDv1::IntSpecGeant","Given energy value is too small or zero");
1210   }
1211
1212   return arrdnde[i];
1213
1214 }